Атмосфера азотын фиксациялау əдісі

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 26 бет
Таңдаулыға:

Жоспар
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
І. ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ ҒЫЛЫМЫ
1.1. Химиялық технология пәні, міндеттері мен маңызы ... ... ... ... ... ... ... . ... ...4

ІІ. БАЙЛАНЫСҚАН АЗОТ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
2.1 Атмосфера азотын фиксациялау əдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ..9
2.2 Азот қышқылын өндіру əдістері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
2.3 Жоғары қысымда сұйытылған азот қышқылын өндіру ... ... ... ... ... ... ... . .19
2.4 Азот қышқылын концентрлеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
2.5 Азот қышқылының өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..22
2.6 Азот қышқылының технологиялық қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ...23
ІІ.Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .30
ІV. Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .31

Кіріспе
Азотты фиксациялау - ауадағы молекулалық азотты өсімдіктерг сіңімтал, азоттың қосылыстарына ауыстыру. Табиғатта бұл арнай микроорганизмдердің көмегімен іске асады.
Іс жүзінде азоттың инертілігіне байланысты өте қиын. Атмосфера азотын фиксациялаудың: доға əдісі, цианамид əдісі, ам-миак синтезі сияқты негізгі үш түрлі тəсілі белгілі Əдістердің үшеуі де ХХ ғасырдың алғашқы жылдарында ұсынылған. Доға əдісі табиғи құбылыстарға(найзағай) негізделіп ұсынылған. 3000-400 0С температурада электр доғасы арқылы ауа ағыны өткенд инертті азот оксиді:
N2 + O--2 --2NO - 181,4 кДж
Бұл үдеріс қайтымды. Түзілген азот оксидінің шығымы2% мөлшерде, температураны одан əрі жоғарылатса, азот оксидінің ыды-рауы артып, шығым төмендейді. Температура төмендегенде азотты тотығу жылдамдығы төмендейді. 1 т азотты тотықтыруға60000 кВт.с электр энергиясы жұмсалады. Азот(ІІ) оксидінің шығымын арттыру үшін тотығу үдерісі кезінде түзілген газдар қоспасын тез суытып, азот оксидінің ыдырауын төмендетеді. Азот(ІІ) оксидін сөндірілген əктас жəне оттегі қатысуымен кальций нитратына айналдырып бөліп алады.

ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ ҒЫЛЫМЫ
1.1. Химиялық технология пәні, міндеттері мен маңызы
Технология немесе табиғи ресурстарды адам өміріне пайдалануға қажет (керекті, пайдалы немесе ыңғайлы) өнімдерге дейін өңдеудің (яғни адам еңбегі мен табиғи энергияны сіңіретін) тиімді жолдары - деп технология ұғымына Д.И. Менделеев анықтама берді.
Технология (грекше technos - өнер, кәсіп ж әне logos - ғылым, білім) сөзінің шығу тегі де,оның мазмұнына сай келеді: бастапқы затты пайдалы өнімге айналдырып өңдей білу туралы ғылым. Технология - жүру процестеріне байланысты механикалық және химиялық болып бөлінеді. Механикалық технологияда - материалдың пішіні немесе сыртқы түрі және физикалық қасиеттері өзгеретін процестер қарастырылады. Ал химиялық технология - зат құрамының, қасиеттерінің және ішкі құрылымының түбегейлі өзгеруімен өтетін процестерді қамтиды. Әрине, бұлай бөлу шартты, өйткені материалдың түрі өзгергенде, оның құрамы мен химиялық қасиеттері де жиі өзгереді.
Бастапқы затты өңдеудің негізгі тәсілдері мен өнімнің қажетілігіне қарай: металдар технологиясы (оларды алу және өңдеу), машинажасау технологиясы (машина және қондырғылар дайындау), тамақ дайындау технологиясы (тамақ өнімдерін алу), т.б. болып бөлінеді.
Химиялық технология - химиялық және физика-химиялық құбылыстарды пайдалана отырып, заттың құрамын, қасиеттерін, құрылысын түбегейлі өзгертетін өңдеу үрдістері.
Химиялық технология - өнім өндіру жолдары мен процестері туралы табиғи қолданбалы ғылым. Өнім - қолданыс заттары мен өндіріс құралдары, химиялық айналыс қатысында техникалық, экономикалық және әлеуметтік жағынан мақсатты жолмен алынады. Химиялық технологияның ғылым ретінде:
Зерттеу пәні - химиялық өндіріс (бастапқы затты пайдалы өнімге дейін өңдеу әдістері мен үрдістері);
Зерттеу мақсаты - адамзат қоғамына қажетті өнімдерді өндірудің ұтымды әдістерін жасау;
Зерттеу әдістері - тәжірибелік, модельдеу және жүйелі талдау.
Жаратылыстану - ғ ылым ретінде химиялық технология материалдарын, құбылыстарды және нысандарды (қоғ амдық ғылымдар - философия, логика, тарих секілді - идеалды құбылыстарды) қарастырады. Қолданбалы ғылым ретінде химиялық технология - өндірісті, яғни адам жасаған нәрселерді зерттейді. Қолданбалы ғылымдағы зерттеулердің соңғы нәтижесі, өндіріс әдістерін жасау мен оларды басқару.
Фундаментальды (түбегейлі) ғылым немесе халықаралық терминология бойынша таза табиғат құбылыстарын, көбіне олардан бөлек білім алу мақсатында зерттейді. Таза ғылым да, қолданбалы ғылым да, зерттелетін нысанда болатын құбылыстар туралы түбегейлі білім береді.
Химиялық технологияда зерттеу нысаны мен зерттеу нәтижелері - химиялық өндіріс болып саналады. Сондықтан, онда жүретін процестер бастапқы заттың аз мөлшерін, ал қондырғылар - энергияның аз мөлшерін жұмсап, жұмыс жағдайының жайлылығын қамтамасыз етумен бірге, қоршаған ортаға да зиян келтірмеуі тиіс. Яғни, процесс - техникалық, экономикалық және әлеуметтік жағынан тиімді жолмен жүруі шарт. Химиялық технология басқа да ғылымдардың жетістіктеріне сүйенеді. Д.И. Менделеев айтқандай: әдістер туралы түсінік ... заттар мен құбылыстардың ғылыми бастамасын жария етумен қатар, тәжірибе жүзінде дәлелдеп, оны содан соң ғана өндірісте жетілдіреді, бірақ сол арқылы ғылыми түсінік аумағы кеңиді, сондықтан химик -технологтың көптеген ғылым саласында жетік білімі болуы қажет.
Химиялық технологияны ң әдістері химиялық емес өндіріс саласында: металлургия, транспорт, электроника, энергетика, құрылыс, т.б. салаларда жиі таралған. Типтік химиялық процестер металл (домналық, мартен, т.б. бал қыту пештерінде) алу, бу қазандықтарының немесе ракета қозғалтқыштарында, электроника мен құрылыстағ ы материалдар өндірісінде кездеседі. Қоршағ ан ортаны қорғ ау проблемаларын шешуде химиялық әдістерді пайдаланбай, оны іске асыру м үмкін емес. Қазіргі таңда, табиғата кездеспейтін немесе аз мөлшерде кедесетін, бірақ көптеген өндіріске қажетті компонент болып Жалпы химиялық технология саналатын, ерекше қасиеттерге ие материалдардың - қорғ ағыш,бояғыш және жапсырғыш, бұзғыш, т.б. полимерлік және композициялық материалдардың маңызы артып отыр.
Химиялық технология - химиялық ғылымдарға (физикалық химия, химиялық термодинамика және химиялық кинетика) негізделген. Бұл, ғылым заңдылықтарын ірі масштабты өнеркәсіптік процестерге қолданып, дамытады. Академик Д.П. Коновалов атап көрсеткендей, химиялық технологияның басты міндеті - зауыттық аспаптармен қосымша механикалық қондырғыларда қолайлы, әрі тиімді операция барысын анықтау мен жобалау. Сондықтан,химиялық технология - экономика, физика, математика, кибернетика, қолданбалы механика, басқа да техникалық ғылымдармен тығыз байланыста болады.
Ғылым мен өнеркәсіптің дамуы, химиялық өндіріс санының артуына әкеледі. Мысалы, қазіргі кезде тек қана мұнайдан 80 мыңға жуық түрлі химиялық өнімдер(1-қосымша) алуғаболады. Химиялық өндірістің өсуі бір жағынан, химиялық және техникалық ғылымның дамуына, ал екіншіден, химиялық-технологиялық процестердің теориялық негіздемесін жасауға мүмкіндік береді.Химиялық өнеркәсіптің дамуы барысында химиялық технологияның мазмұны жаңа мәліметтермен, жаңа заңдылықтармен, жаңа толықтырулармен байытылады. Химиялық технологиядан төмендегідей жеке ғылыми пәндер бөлініп шықты: химиялық технологияның аппараттары және процестері, жалпы химиялық технология, химиялық-технологиялық процестерді автоматтандыру және модельдеу.
Химиялық технологияны әр түрлі белгілері бойынша, мысалы қолданылған технологиялық процестердің сипаты, пайданылған шикізат немесе өнім ретінде тұтынылуына қарай жіктеуге болады.Шартты түрде шаруашылық саласындатарихи қалыптасуына қарай, сала бойынша химиялы қ технологияны екі топқа бөлуге болады: бейорганикалық заттар мен органикалық заттардың химиялық технологиясы. І с жүзінде екі технология да , жалпы принциптер ж әне заңдылықтармен бірігеді.
Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы төмендегіше жіктеледі:
1. Негізгі бейорганикалық синтез - қышқылдар, сілтілер, тұздар және минералдық өнімдер өндірісі;
2. Нәзік бейорганикалық синтез - бейорганикалық препараттар, реактивтер, сирек элементтер, электрондық, дәрі-дәрмектік материалдардың, т.б. өндірісі;
3. Ядролық-химиялық технология;
4. Металлургия - қара және түсті металдар өндірісі;
5. Силикаттық өндірістер - тұтқыр материалдар, керамика, шыны өндірісі.
Органикалық заттардың химиялық технологиясы:
1. Мұнайды қайта өңдеу, газды - біріншілік тазалау, бөлу, газ алмасу, сұйық және қатты табиғи көмірсутектердің құндылығын арттыру;
2. Мұнай-химиялық синтез - органикалық өнімдер мен жартылай өнімдерді - газ тәрізді, сұйық және қатты көмірсутектерді қайта өңдеу кезінде, сутегі және көміртегі тотықтары негізінде өндіру;
3. Негізгі органикалық синтез - органикалық өнімдерді көмірсутекті шикізат негізінде өндіру;
4. Биотехнология - жемдік ашытқылар, амин қышқылдары, ферменттер, антибиотиктер, т.б. биологиялық үрдістер негізіндегіөндірістер;
5. Нәзік органикалы қ синтез - органикалық препараттар, реактивтер, дәрі-дәрмектік заттар, өсімдіктерді қорғау құралдары, т.б. өндірісі;
6. Жоғары молекулалық қосылыстар (ЖМҚ) технологиясы - ЖМҚ (синтетикалық каучук, пластмассалар, химиялық талшықтар, қабық түзгіш заттар, т.б.;
7. Өсімдік және жануар шикізатын қайта өңдеу технологиясы;Бастапқы қалыптасқан және негізгі анықтамасы бойынша химиялық технология ғылым ретінде басқа да мағынада: белгілі өнімді (күкірт қышқылы технологиясы, аммиак технологиясы, газдар технологиясы,т.б.) өндіружәне алу әдісі ретінде қолданыла бастады.
Химиялық технологияда механикалық, жылу және масса алмасу процестерін зерттеу мен зерделеу мақсатында,оған қатысатын заттар құрамының түбегейлі өзгерісіне байланысты емес құбылыстар туралы негізгі білім - ғылыми негіз болып саналады.Жалпы химиялық технология курсының зерделеу нысаны өзара байланысты процестер жүйесі ретінде,химиялық өндіріс болып есептеледі.
Курс мазмұны - химиялық технология ғылымының негізгі салалары химиялық пәндер шеңберіне саяды.Курстың негізгі бөлімдері: химиялы қ технологияжәне оны зерделеу нысандары, химиялы қ өндіріспен жалпы танысу, химиялық процестер мен химиялық реакторлар, химиялық-технологиялы қ процестер жиынтығ ы, химиялық-технологиялық жүйе, химиялық технологияны ң жалпы ғылыми нұсқауларын хим ия өндірісінің нақты мысалдарында іске асыру. Химия және химиялық технологиялық процестердіқарастырмас бұрын,физика-химиялық, химиялық процестердің физика-химиялық негізі бойынша білім жүйеге келтіріліп,олардың технологияға қатысты қосымшалары қарастырылады.
Химиялық технологияның ғылым ретінде дамуын,оның өндірісте қолдануынан бөліп қарастыруға болмайды. Химия өндірісі - материалдық өндіру саласының ең негізгілерінің бірі. Ғылым мен өндірістің тығыз байланысы шикізат пен отын-энергия ресурстарын тиімдіпайдалануға, жоғары дамыған шығынсыз өндірістер енгізуге мүмкіндік тудырады.

БАЙЛАНЫСҚАН АЗОТ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
2.1 Атмосфера азотын фиксациялау əдісі
Азотты фиксациялау - ауадағы молекулалық азотты өсімдіктерг сіңімтал, азоттың қосылыстарына ауыстыру. Табиғатта бұл арнай микроорганизмдердің көмегімен іске асады.
Іс жүзінде азоттың инертілігіне байланысты өте қиын. Атмосфера азотын фиксациялаудың: доға əдісі, цианамид əдісі, ам-миак синтезі сияқты негізгі үш түрлі тəсілі белгілі Əдістердің үшеуі де ХХ ғасырдың алғашқы жылдарында ұсынылған. Доға əдісі табиғи құбылыстарға(найзағай) негізделіп ұсынылған. 3000-400 0С температурада электр доғасы арқылы ауа ағыны өткенд инертті азот оксиді:
N2 + O--2 --2NO - 181,4 кДж
Бұл үдеріс қайтымды. Түзілген азот оксидінің шығымы2% мөлшерде, температураны одан əрі жоғарылатса, азот оксидінің ыды-рауы артып, шығым төмендейді. Температура төмендегенде азотты тотығу жылдамдығы төмендейді. 1 т азотты тотықтыруға60000 кВт.с электр энергиясы жұмсалады. Азот(ІІ) оксидінің шығымын арттыру үшін тотығу үдерісі кезінде түзілген газдар қоспасын тез суытып, азот оксидінің ыдырауын төмендетеді. Азот(ІІ) оксидін сөндірілген əктас жəне оттегі қатысуымен кальций нитратына айналдырып бөліп алады.
4NO + 3O--2 + 2Ca(OH) --2 = 2Ca(NO3)2 + 2H2O
Электр энергиясы көп жұмсалатындықтан бұл əдіс кең тарамаған. Дегенмен1905 жылы Норвегияда, 1907 жылы Солтүстік Америкада осы əдіспен азот оксиді өндіріле бастады. Цианамид əдісі кальций карбидінің азотпен тікелей қосылатынды-ғына негізделген. Кальций карбиді, сөндірілген əктас пен көмір(антрацит немесе кокс) қоспасын электр пешінде қыздыру əдісімен алынады. Бұл кезде 2600-2900 кВт.ст электр энергиясы жұмсалады. Ұсатылған СаС2 арқылы1000-1100 0С температурада ауадан бөліп алған азотты үрлейді:
СаС2+ N --2= CaCN2+ C+ 302 кДж.

Цианамид - ұнтақ қатты зат, көмір араластырғандықтан қара түсті. Су буын кальций цианамиді арқылы0,6 Ма қысымда, 110-115 0С темпе-ратурада үрлегенде аммиак жəне кальций карбиді түзіледі:
СаCN2+3H2O = 2NH3+ CaCO3
.
1905 жылы Италияда CaCN2 өңдейтін зауыт салынып, өнім өндіріле бастады. 1927 жылы жылына500000 тонна цианамид өндіретін бол-ды. Аммиакты сутек пен азоттан алудың техникалық əдісі ашылғаннан кейін, бұл цианамид əдісі тоқтатылды. Цианамид əдісімен1 тонна азотты фиксациялауға12000 кВт.сағ, ал аммиак алуға5000кВт.с электр энергиясы жұмсалады.
Аммиак синтезі. Аммиакты азот пен сутектің1:3 қатынасында ката-лизатор жіберу арқылы алады:
N2+ 3H2Q2NH3+ 112 ɤȾɠ(500 0ɋ, 30 Ɇɉɚ)
Ле-Шателье принципі бойынша қысымды көтергенде аммиактың шығымы арту керек, бұл тəжірибе жүзінде дəлелденген. Екінші жағынан, азот пен сутек қосылғанда112 кДж жылу бөлініп шығады. Демек температура жоғары болса аммиак аз өндіріледі. Сондықтан реакцияны төменгі температурада жүргізу керек. Бірақ төменгі темпе-ратурада реакцияның жүру жылдамдығы өте баяу. Сондықтан үдерісті тездету үшін катализатор қолдану керек. Бұл үдеріске ыңғайлы ката-лизаторлар ретіндеMn, Fe, Rh, W, Re, Os, Pt, уран жəне т.б., яғниd жəнеf ұяшықтары толмаған элементтер қолданылады. Осылардың ішіненFe, Os, Re жəне уранның активтіліктері жоғары. Мұның үшеуі Re, U, Os қымбат əрі өндірісте қауіпті. Қазіргі кезде өндірісте промоторланған темір катализаторы, промотор ретіндеAІ
2O3, K2O, CaO, SіO2 қолданылады. Оттегі жəне оның қосылыстары, көміртегі оксиді, темір катализаторын қайтымды түрде уландырса, күкірт қосындылары қайтымсыз түрде уландырады. Құрамында0,1% күкірт активтілігін 50% кемітсе, ал1% күкірт катализатор акивтілігін тегіс жояды. Көп зерттеулер нəтижесінде аммиакты синтездеудің оптималды жағдайы табылған. Ол температура200-450 0С, қысым20-100МПа. Соның өзінде аммиактың шығымы15-20%. Түзілген аммиакты бөліп алу үшін газ-дар қоспасын салқындатып, аммиакты конденсациялайды. Реакцияға түспеген азот-сутек қоспасын қажетті мөлшерде азот, сутек қосып үдеріске қайта жібереді. Аммиакты синтездеудің физика-химиялық негізі. Аммиакты синтез- деу реакциясының жылу эффектісі температурамен қысымға байланыс-ты. 500 0С температурада əртүрлі қысымда есептелген жылу эффекті.
Аммиакты синтездеу - көлемді азайтып жылу бөліп жүретін қайтымды үдеріс, яғни қысымды арттырып, температураны төмендету, тепе-теңдікті оңға жылжытады. Таза азот пен сутек қатынасы1:3 болғанда, температура мен қысымға байлынысты аммиактың шығымы
30 МПа 100 МПа 30 МПа 100 МПа
200 89,94 98,29 500 26,44 57,47
300 70,96 92,55 600 13,77 31,43
400 47,00 79,82 700 7,28 12,83
Кестеде көрсетілгендей, температура артқанда аммиак шығымы азаяды, ал қысымның жоғарылауымен артады. Азот пен сутек реакцияласу үдерісінің жылдамдығы азоттың активтілігіне байланысты екені анықталған. Азотты активтендіру энергиясы өте жоғары Оны төмендету үшін катализаторлар қолданылады. Ам-миак синтезі үдерісіндегі катализатор əсерінің механизмі:
1. Азот пен сутек газ фазасынан катализатордың беткі қабатына жəне кеуегіне диффузияланады;
2. Азот пен сутек катализатордың əсерімен активтелінеді;
3. Катализатор бетінде активтелген азот пен сутек əрекеттеседі.
Осының нəтижесінде азот катализатордан электронды қосып алып, теріс зарядталады, N + e N-. Сутек өз электронын беріп, оң зарядта-лады Н - е Н+ . Зарядталған сутек пен азот реакцияласып алғашында NH (имид) содан соңNH2 (амид), ең соңында аммиакNH3
түзіледі;
4. Түзілген аммиак катализатордан десорбцияланып, газ фазасына ауысады.
Үдерістің анықтаушы сатысы азоттың активтелген адсорбция-сы. Аммиактың шығымы технологиялық режимнің: температура, қысым, катализатордың газбен жанасатын уақыты, газдың көлемдік жылдамдығы, газ қоспасының құрамы, катализатордың активтілігі, ап-парат конструкциясы сияқты параметрлеріне байланысты. Егер жүйе тепе-теңдік жағдайына жақын болса, онда темір катализа-торында үдерістің жылдамдығы Темкин теңдеуі бойынша анықталады:
U= W ddPNH3= K1PN2(P3H2 P2NH3)a - K2( P2NH3 P3H2)
1-a мұндағы, К1 - аммиактың түзілу жылдамдығының тұрақтысы;
К2 - аммиактың ыдырау жылдамдығының тұрақтысы; Р
N2, PH2, PNH3 - азот, сутек, аммиактың парциалдық қысымы.
Егер = 0 болса, онда реакция кері бағытта жүреді, = 1 болса, реакция аммиак түзілетін жаққа қарай жүреді. К1 К2қатынасы К1 К2 = Кт-тКт-т - аммиактың түзілу реакциясының тепе-теңдік коэффициенті.
К - температураға, катализатор активтілігіне жəне оның мөлшеріне тəуелді.
Көлемдік жылдамдықты15000-нан120000 с-1арттырғанда, яғни сегіз рет, аммиактың шығымы2 рет азаяды. Газдың көлемдік жылдамдығын арттырғанда катализатордың өнімділігіне оған сəйкес тегіс аппараттың өнімділігі артады, бірақ бір циклдағы аммиак шығымын төмендетеді.
Бұл өндірістің циклдік сызбанұсқасына тəн құбылыс. Аммиакты синтез-деу циклдік үдеріске жатады. Өйткені мұнда аммиакты бөлгеннен кейін реакцияға түспеген азот-сутек қоспасын қайтадан өндіріске қайтарады. Сондықтан мұндай процесте көлемдік жылдамдықты жоғарылатқан дұрыс. Алғашқы зауыттарV0 =5000-10000 c-1 жылдамдықпен жұмыс жасаған. Қазіргі кезде көптеген зауыттар40000 с-1жылдамдықпен жұмыс жасайды. Көлемдік жылдамдықты экономикалық тұрғыдан таңдайды. Көлемдік жылдамдық пен аммиактың шығымы арасында мынандай байланыс бар:
G=0,77 W NNH3
мұндағы, G - 1м3 контактілік массадан1 сағатта алынған аммиактың мөлшері(кг); 0,77-1 м 3 амммиактың қалыпты жағдайдағы массасы; N NH3
- газ қоспасындағы аммиактың моль саны; W - көлемдік жылдамдық.
Аммиакты синездеу əдістері технологиялық процесте қолданылатын қысымға байланысты үш түрге бөлінеді:
1. Төменгі қысымдағы - 10-15МПа;
2. Орта қысмдағы - 25-60МПа;
3. Жоғары қысымдағы - 60-100МПа.
Қазіргі мезгілде көптеген өндіріс орындарында аммиакты синтездеу үдерісі орта қысымда жүргізіледі.
Аммиакты синтездеу технологиялық үдерісі негізгі7 операциядан тұрады. Оны аммиак өндірудің принцпиалды сызбанұсқасы негізінде қарастырайық.
Орта қысымда аммиакты өндірудің принципиалдық сызбанұсқасы:
1 - табиғи газдағы күкірт қосындыларын тазарту;
2, 3 - метанды конверсиялау(бірінші жəне екінші сатысы);
4 - көміртек
оксидін конверсиялау;
5 - конверсияланған газды тазалау;
6 - аммиакты синтездеу;
7 - аммиакты бөлу.
Табиғи газды күкірттен тазартады, өйткені олар катализаторды улап реакцияның жылдамдығын төмендетеді. Тазартылған газға су буын қосып, газ бен будың қоспасын(2)-ге метанды конверсиялауға жібереді. Метанды конверсиялау реакциясы:
CH4+ H2 O --3H 2+CO-Q
Метанды каталитикалық жолмен конверсиялаудың бірінші саты-сыNіAІ 2O3 катализаторы қатысында, 800 0 C температурада, 1-4МПа (табиғи газ қысымы) қысымда жүргізіледі.
Бұл сатыда конверсия толық жүрмейді. Əрі қарай толық тазалау үшін, осы шыққан су газын ауа қосып екінші сатыға жібереді. Метанның бір бөлігі ауадағы оттегімен қосылады(метаннның ауадағы оттегімен кон-версиясы):
СН4+ 12O 2 --2H 2+ CO +Q
Осы реакция бойынша бөлінген жылу екінші сатыға керек жылу-ды қамтамасыз етеді. Бұл жерде ауамен бірге азотты қосып, азот сутек қоспасын алады.
Алынған(3) газ қоспасына су буын қосып(4)-ке жібереді. Мұнда көміртек оксидінің конверсиясы жүреді.
CO+H2O H2+ CO2+Q Fe2O3 СО2-ні Н2-ден тазарту үшін2МПа қысымда сумен жуады.
Осы жерде үдеріс аяқталғанда азотсутек қатынасы 1:3 болуы керек.
Бұл жерде алынған газ құрамында едəуір көлемде, катализатордың
активтілігін төмендететін, қоспалар болады, сондықтан оны 5-саты-да тазартады. Алынған азотсутек қоспасын аммиакты синтездеуге 6-колоннаға жібереді. Аммиактың шығымы15-20% аспайды, сондықтан 7-сатыда аммиакты бөліп алғаннан кейін реакцияға түспеген азот сутек қоспасын қайтарады.
2.2 Азот қышқылын өндіру əдістері
Азот қышқылы маңызды минералды қышқылдардың бірі. Сусыз
азот қышқылы түссіз сұйық, ауада буланады. T қайнау =47 C; tқату = 86 C.
Өндірісте сұйытылған азот қышқылының үш сортын, ал концентр-ленген азот қышқылының екі сортын өндіреді,
Азот қышқылын өндірудің бірнеше əдістері бар. Олардың тарихи ретімен танысайық. Селитрадан алу( Глаубер əдісі) XVII ғасырдың ортасынан бастап, ХХ ғасырдың басына дейін осы əдісті қолданды.
NaNO3+ H2SO4 NaHSO4+ HNO3
Бұл əдіс селитраның қоры көп жерде қолданылды. Ауадан алу. Азот пен оттек1200 0С реакцияласа бастап(электр ұшқынында) 3000 0С-та тепе-теңдік оңға қарай ығысады. Доға əдісі плазма үдерістерін қолдану нəтижесінде қайта жаңаруда.
N2+ O2 --2NO - 181,4ɤȾɠ

Осылай түзілген азот оксиді өздігінен оттекті оңай қосып алып, азоттың диоксидіне айналады:
2NO + O2-- 2NO2+112ɤȾɠ

Азот диоксиді сумен реакцияласып азот қышқылын түзеді:
3NO --2+H2O 2HNO--3+ NO + 136 ɤȾɠ

Бұл əдіс электр энергиясы арзан жерде болмаса, өте қымбат əдіс болғандықтан, қолданудан қалып келеді. Аммиакты тотықтырып алу əдісінің физика-химиялық негізі.
Азот қышқылын аммиактан алудың негізін қалаған инженер И. И. Ан-д реев1914 жылы Донбаста көмір кокстегенде шығатын аммиакты тотықтырып, азот қышқылын алуға болатындығын дəлелдеп, 1917 жылы Донбаста бірінші зауыт салды. Синтетикалық жолмен алынатын аммиактың35%-ы азот қышқылын алуға кетеді. Өндірісте негізінен сұйытылған азот қышқылы алынады.
Азот қышқылын аммиактан өндіру мына сатылармен жүреді:
1. Аммиакты катализатор қатысуымен азот оксидіне дейін тотықтыру:
4NH--3+ 5O2 4NO + 6H--2O + 907ɤȾɠ

2.Азот оксидін оның диоксидіне дейін тотықтыру:
2NO + O--2 2NO--2 + 112 ɤȾɠ

3.Азот диоксиді сумен абсорбцияланады:
NO2+ H2O 2HNO --3+ NO + 136ɤȾɠ

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.